[发明专利]用于光导型红外探测器阵列的分时供电和数据采集系统

说明书

技术领域

本发明涉及探测器和数据采集领域，尤其涉及一种用于中红外光导型探测器阵列的分时供电和数据采集方法与装置。

背景技术

中红外光导型探测器如碲镉汞（HgCdTe）、锑化铟（InSb）、硫化铅（pbS）等在中红外激光检测方面发挥着重要作用。这些探测器组成阵列可用于对较大光斑的中红外激光时间空间分布进行测量。

现有测量中红外激光光斑的光电探测器阵列通常采用如图1所示的稳压供电的电桥式放大驱动单元6，包括放大器5和由测量臂22和参考臂21组成的平衡式电桥，测量臂22由偏置电阻1和探测器2组成，参考臂21由偏置电阻3和平衡电阻4组成，偏置电阻3和平衡电阻4的阻值需要根据探测器的暗电阻和工作电流进行选取，测量臂22和参考臂21的公共端分别接稳压源Vref和地。当被测量光束入射至光导探测器2时，引起探测器的电阻变化，破坏了电桥的平衡，使得放大器5的正负输入端之间产生压差ΔV=V1-V2，经放大器5后输出电压信号VO，且其输出与入射的光功率相关，实现了光功率的检测。

为了实现大面积的光束检测，常需要数十只至数百只光电探测器在空间上布成面阵或线阵结构，这时采用多通道数据采集系统，实现信号的采集和记录，其基本原理如图2所示，电压源加载到n通道并行工作的电桥式放大驱动单元6，其放大器5的输出端通过多通道模拟开关7分时导通，模数转换后记录和存储在数据采集处理单元8内，进而通过软件图像复原，得到光束光强的时空分布信息。

申请号为201110233174.9的中国专利“一种基于电桥原理的中红外探测电路参数设计方法”，就公开了这种技术探测方案，在秒级的短时间测量光斑时空分布中发挥了重要作用。然而当需要测量的时间较长，如几十秒甚至几分钟时，由于n路探测器和电桥式放大驱动单元同时长时间供电，电路产生的大量热量引起测量系统内部温度升高，而红外光导型探测器不仅对输入中红外光功率敏感，而且对所处环境温度也敏感，因此造成探测器驱动电路基线发生漂移，严重影响测量系统的动态范围。

发明内容

本发明提出了一种用于光导型红外探测器阵列的分时供电和数据采集系统，采用分时供电和分时采集的方法，有效克服了光导型红外探测器工作中引起的热效应。

本发明的技术内容如下：

用于光导型红外探测器阵列的分时供电和数据采集系统，包括恒流源、输入多通道模拟开关、输出多通道模拟开关、数据采集处理单元和n只与光导型红外探测器一一对应的电桥式放大驱动单元；

恒流源与输入多通道模拟开关的公共端相联；

电桥式放大驱动单元包括参考臂、测量臂和放大器，n只光导型红外探测器设置在对应电桥式放大驱动单元的测量臂上，n只电桥式放大驱动单元的参考臂和测量臂的公共端分别与对应的输入多通道模拟开关的多路端相联；

输出多通道模拟开关的n个多路端分别与对应电桥式放大驱动单元的放大器输出端相联；输出多通道模拟开关的公共端与数据采集处理单元相联；

输入多通道模拟开关和输出多通道模拟开关的选通端可在驱动电平的作用下，同步选通同一路电桥式放大驱动单元。

上述用于光导型红外探测器阵列的分时供电和数据采集系统中，电桥式放大驱动单元的测量臂包括偏置电阻和光导型红外探测器，偏置电阻的阻值大于10倍的光导型红外探测器内阻。

上述用于光导型红外探测器阵列的分时供电和数据采集系统中，电桥式放大驱动单元的放大器为AD620或INA118仪表放大器。

上述用于光导型红外探测器阵列的分时供电和数据采集系统中，输入多通道模拟开关和输出多通道模拟开关均选用74HCT4067芯片。

上述用于光导型红外探测器阵列的分时供电和数据采集系统中，光导型红外探测器为碲镉汞、锑化铟、硫化铅探测器。

上述用于光导型红外探测器阵列的分时供电和数据采集系统中，n为数个至数百个。

本发明具有以下的有益效果：

1、本发明采用对光导型红外探测器阵列的同步分时供电和分时采集的方法，有效解决了现有光导型红外探测器和驱动电路在持续工作中的发热问题，克服了探测器温升引起的基线漂移，确保了动态范围，满足了测量系统长时间工作的要求。

2、本发明采用对电桥式放大驱动单元恒流供电的方法，解决了在探测器低内阻情况下，探测器多通道模拟开关在不同通道导通时导通电阻不同而引起的测量结果的不一致性，确保测量的准确性。

3、本发明的分时供电及采集方法，可广泛应用于采用碲镉汞、锑化铟等光导型中红外光导型探测器的测控装置或系统中。

附图说明